ENSAIO DE PIEZOCONE (CPTu)
Normas de Referência
Os ensaios de Piezocone seguem as diretrizes da ISSMFE (Sociedade Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações) e da ASTM (Sociedade Americana para Ensaios de Materiais).
Normas específicas são referenciadas para garantir consistência e qualidade nos resultados.
Duas normas principais são utilizadas no Ensaio de Piezocone
ASTM D3441-16: Método de Teste Padrão para Ensaios Mecânicos de Penetração de Cone em Solos.
ASTM D5778-20: Método de Teste Padrão para Ensaios Eletrônicos de Penetração de Cone de Atrito e Piezocone em Solos.
Descrição do Ensaio CPTu (Piezocone)
O Ensaio de Piezocone envolve a cravação controlada de uma ponteira cônica no solo.
A velocidade de cravação é mantida constante a 20 mm/s ± 5 mm/s (1 a 1,2 m/min).
A luva de atrito tem diâmetro igual ou maior que o cone, não excedendo 0,35 mm.
Ponteira cônica com ângulo de 60º e rugosidade menor que 0,001 mm.
Equipamento de Cravação
O equipamento de cravação é crucial para a execução bem-sucedida do ensaio.
Inclui uma estrutura de reação e um sistema de aplicação de carga.
Sistemas hidráulicos são frequentemente utilizados para esse propósito.
O pistão é acionado por uma bomba hidráulica conectada a um motor de combustão.
A penetração é obtida através da cravação contínua de hastes de 1,0 m.
O pistão hidráulico é retraído após cada cravação para permitir a posição de uma nova haste.
Medição das Grandezas
Durante o processo de cravação das hastes no solo, várias grandezas são medidas a cada intervalo de 2,0 cm de profundidade:
Resistência à penetração da ponta (qT ou qC): Medida para o cone com área projetada de 10 cm² e ângulo de vértice de 60°.
Resistência por atrito lateral ou atrito local (fs): Medida para a luva com área lateral de 150 cm².
Poropressão (u2): Medida na pedra porosa na base do cone, a partir da cota do nível d’água.
Ângulo de inclinação (TA): Avaliação da inclinação do cone durante a cravação.
Instrumentação de Precisão
As grandezas mencionadas são medidas usando instrumentação de precisão.
Essa instrumentação deve ser devidamente calibrada para garantir resultados confiáveis.
Os dados medidos são transmitidos à superfície por um sistema de ondas sonoras.
Realização dos Ensaios de Dissipação de Poropressão
Os ensaios de dissipação de poropressão são realizados simultaneamente com o ensaio CPTu.
A cravação estática do cone é interrompida a cada metro de profundidade definido.
A poropressão é medida após a paralisação da cravação.
Esses ensaios são essenciais para compreender a dissipação de excesso de poropressão ao redor do cone e propriedades do solo.
Principais Grandezas Medidas
As principais grandezas medidas durante o ensaio de Piezocone incluem:
Resistência de ponta (qC): Avalia a resistência do solo à penetração na ponta do cone.
Atrito lateral (fS): Mede a resistência ao atrito lateral entre a luva e o solo.
Poropressões (u0, u1 e u2): Avalia a pressão da água em diferentes profundidades.
Outras grandezas específicas ao ensaio: Incluem ângulo de inclinação, entre outras.
Apresentação Gráfica
A empresa responsável pelos ensaios deve fornecer gráficos que incluem informações importantes, tais como:
Resistência de ponta vs. profundidade (qc x z)
Atrito lateral vs. profundidade (fs x z)
Poropressão vs. profundidade (u0, u1 e u2 x z)
DPPR (Δu/qt) vs. profundidade (DPPR x z)
Bq (Δu/(qt-σ)) vs. profundidade (Bq x z)
Resistência de ponta corrigida vs. profundidade (qt x z)
Razão de atrito vs. profundidade (Rf = fs/qt (%) x z)
Poropressão vs. tempo (ensaio de dissipação) em diferentes escalas temporais (u x t) (u x √t) (u x log t)
Resistência não drenada vs. profundidade (Su x z)
Outros gráficos/correlações possíveis obtidos com o piezocone.
Documentação Fornecida
A empresa deve fornecer uma série de documentos para garantir transparência e revisão adequada dos resultados.
Registros de campo, relatório final e planilhas de valores de resultados de medidas para cada profundidade durante a cravação e paralisação.
Profundidade do lençol freático para cada vertical do piezocone e características da sonda (raio, An e At).
Posicionamento do Elemento Poroso
Recomenda-se posicionar o elemento poroso na base do cone (poropressão "u2"), como recomendado pela ISSMFE.
Isso permite correções adequadas da resistência de ponta, levando em consideração a poropressão.
Ensaio de Piezocone Sísmico (SCPTu)
O Ensaio de Piezocone Sísmico (SCPTu) é uma variação do ensaio padrão.
Um sensor para aquisição de ondas sísmicas (geofone ou acelerômetro) é acoplado.
Isso permite obter informações sísmicas adicionais durante a execução do ensaio.
Técnica Sísmica "Down-hole"
Nos ensaios SCPTu, é utilizada a técnica sísmica conhecida como "down-hole".
Essa técnica envolve a propagação de ondas sísmicas no solo.
Permite determinar a velocidade de propagação da onda cisalhante (Vs) em diferentes profundidades.
Obtenção de Parâmetros Sísmicos
O Ensaio de Piezocone Sísmico visa obter informações sobre características sísmicas do solo.
Parâmetros importantes obtidos incluem a velocidade de propagação da onda cisalhante (Vs) e o módulo de cisalhamento máximo (G0).
Esses parâmetros são cruciais para entender a resposta do solo a forças sísmicas e avaliar sua capacidade de suportar cargas dinâmicas, como terremotos.
Execução por Empresas Especializadas
A execução dos ensaios de Piezocone requer expertise e tecnologia especializada.
É essencial que os ensaios sejam conduzidos por empresas com operadores treinados e experiência significativa em investigações geotécnicas.
A disponibilidade para cumprir prazos estipulados é fundamental.
Entrega de Resultados
Todos os resultados e leituras dos ensaios são entregues em formato físico e eletrônico.
Os resultados são organizados em tabelas e gráficos, apresentados em um relatório.
A transparência na entrega dos resultados é essencial para a revisão e validação dos dados obtidos.
Casos Omissos e Dúvidas
Quaisquer casos omissos ou situações que tragam dúvidas durante a execução das atividades de investigação de campo devem ser consultados com a equipe projetista para obter esclarecimentos.
A comunicação aberta e a colaboração são fundamentais para garantir a qualidade e precisão dos ensaios.
Conclusão
O Ensaio de Piezocone (CPTu) é uma ferramenta essencial para compreender as características do solo.
Normas, procedimentos e equipamentos padronizados garantem resultados confiáveis.
Aplicações como ensaios de dissipação de poropressão e ensaios sísmicos estendem seu alcance.
A colaboração entre equipes projetistas e empresas especializadas é crucial para o sucesso dos ensaios.